一种高温型聚合物锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术一种高温型聚合物锂离子电池及其制备方法。该锂离子电池主要包括正极片、负极片、多孔隔离膜和电解液；所述正极片包括：钴酸锂、聚偏氟乙烯、碳纳米管、炭黑；所述负极片包括：人造石墨、羧基纤维素钠、丁苯橡胶和炭黑；所述多孔隔离膜为混涂隔膜；所述电解液由锂盐、碳酸酯混合物和添加剂组成。钴酸锂和人造石墨具有D10较大和比表面积较小的特点，有利于减弱高温条件下副反应发生，稳定电池性能；隔离膜采用陶瓷/聚偏氟乙烯混涂隔膜，有利于电池成型和电池的热稳定性；电解液所用的添加剂组成具有正极、负极成膜保护的功能，而且用量较低，有利于降低电池阻抗，有利于循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高温型聚合物锂离子电池及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种高温型聚合物锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于其环境友好、能量密度高、循环性能好等优点广泛应用于汽车、储能、数码等领域。聚合物锂离子电池能量密度相对液态锂离子电池更高，而且电池外形可根据需要定制，在数码领域尤其受欢迎。现有的聚合物锂离子电池在高温环境下性能难以保证，通常仅满足60℃环境下存放和45℃环境中保证循环寿命。而在85℃环境下存放，电池难以正常放电，甚至出现气涨现象，在60℃环境下循环寿命也短。这不能满足用于高温地区和高温环境的设备的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高温型锂离子电池及其制备方法，该聚合物锂离子电池在85℃高温环境存放后，电池性能保持正常；在常温和60℃高温环境下，电池循环寿命好。本专利技术技术方案如下。一种高温型聚合物锂离子电池，该锂离子电池主要包括正极片、负极片、多孔隔离膜和电解液；所述正极片按质量分百分比计包括：钴酸锂94～97％、聚偏氟乙烯(PVDF)1～2％：碳纳米管(CNT)1～2％：炭黑(SP)1～2％；所述负极片按质量分百分比计包括：人造石墨90～96％、羧基纤维素钠(CMC)1.5～2％、丁苯橡胶(SBR)1.5～2.5％、炭黑(SP)1～2％；所述多孔隔离膜为混涂隔膜；所述电解液由锂盐、碳酸酯混合物和添加剂组成。根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述正极片的钴酸锂D10为10～14μm，比表面积为：0.2～0.3m2/g。根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述负极片的人造石墨D10为13～17μm，比表面积为：0.6～1.0m2/g。根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述多孔隔离膜为混涂隔膜，其基膜是聚乙烯多孔膜，基膜厚度为9～16μm，混涂层是三氧化二铝和聚偏氟乙烯的混合物组成，涂层厚度是3μm，涂层对应正极面。进一步地，所述电解液的锂盐为LiPF6，锂盐的含量为1.0～1.2mol/L；所述碳酸酯混合物各组分的质量比例为，碳酸乙烯酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸乙甲酯(EMC)：碳酸二甲酯(DMC)＝30～45：5～20：30～45：0～15：0～15；所述碳酸酯混合物占电解液总质量的75％～85％；所述添加剂含量占电解液总质量的1％～9％，各种添加剂的质量比例为：氟代碳酸乙烯酯(FEC)：碳酸亚乙烯酯(VC)：1,3-丙烷磺酸内酯(PS)，丁二腈(AN)：己二腈(ADN)＝1～3：1～3：0.2～1：0～1：0～1。进一步地，所述锂离子电池通过：制备正极片、制备负极片-焊极耳-卷绕-装配-烘烤-注液-高温老化-化成-二封-成型-分容工序制成聚合物锂离子电池。进一步地，所述正极片通过三个步骤得到；第一步按质量比例钴酸锂：聚偏氟乙烯(PVDF)：碳纳米管(CNT)：炭黑(SP)＝94～97％：1～2％：1～2％:1～2％称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；第二步将第一步浆料，使用涂布机涂布在铝箔集流体上，涂布面密度≤42mg/cm2,第三步，使用辊压机辊压上步极片，辊压密度≤4.0g/cm3。进一步地，所述负极片通过两个步骤得到；第一步按质量比例人造石墨：羧基纤维素钠(CMC)：丁苯橡胶(SBR)：炭黑(SP)＝90～96％：1.5～2％：1.5～2.5％:1～2％称取所需材料，通过搅拌机混料得到负极浆料；第二步将第一步浆料，使用涂布机涂布在铜箔集流体上，涂布面密度≤21mg/cm2；第三步使用辊压机辊压上步极片，辊压密度≤1.5g/cm3。进一步地，所述高温老化工序的温度参数是40～50℃，老化时间是36～48小时。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1.钴酸锂和人造石墨具有D10较大和比表面积较小的特点，有利于减弱高温条件下副反应发生，稳定电池性能；2.隔离膜采用陶瓷/聚偏氟乙烯混涂隔膜，有利于电池成型和电池的热稳定性；3.电解液所用的碳酸酯组成具有沸点高、浸润好的特点，有利于高温稳定性和循环性能；4.电解液所用的添加剂组成具有正极、负极成膜保护的功能，而且用量较低，有利于降低电池阻抗，有利于循环性能；5.正极片和负极片配方合理，有利于降低电池内阻，有利于循环性能；而且面密度和压实密度适中，有利于电解液充分浸润极片，有利于循环性能；6.高温老化温度和时间有利于电解液充分浸润极片，有利于循环性能。8.本专利技术的聚合物锂离子电池在85℃高温环境存放后，电池性能保持正常；在常温和60℃高温环境下，电池循环寿命好。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。以下实施例有助于理解本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。下述实施例中，一种高温型聚合物锂离子电池，主要包括正极片、负极片、多孔隔膜和有机电解液。所述正极片主要含有钴酸锂；所述负极片主要含有人造石墨；所述隔离膜为陶瓷/聚偏氟乙烯混涂隔膜；所述电解液由锂盐、碳酸酯混合物和各种添加剂组成。本专利技术的聚合物锂离子电池在85℃高温环境存放后，电池性能保持正常；在常温和60℃高温环境下，电池循环寿命好。实施例1所述正极片的钴酸锂D10为11μm，比表面积为：0.2m2/g所述负极片的人造石墨D10为13μm，比表面积为：0.9m2/g。所述隔离膜的基膜是聚乙烯多孔膜，基膜厚度为12μm，混涂层是三氧化二铝和聚偏氟乙烯的混合物，两者质量比例是1:1组成，涂层厚度是3μm，涂层对应正极面。所述电解液的锂盐为LiPF6，锂盐的含量为1.0mol/L；所述碳酸酯混合物各组分的质量比例为，碳酸乙烯酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸乙甲酯(EMC)＝40：15：30：15；所述添加剂含量占电解液总质量的5.5％，各种添加剂的质量比例为，氟代碳酸乙烯酯(FEC)：碳酸亚乙烯酯(VC)：1,3-丙烷磺酸内酯(PS)，丁二腈(AN)：己二腈(ADN)＝3：1：0.5：0.5：0.5。所述锂离子电池通过：制备正极片、制备负极片-焊极耳-卷绕-装配-烘烤-注液-高温老化-化成-二封-成型-分容工序制成聚合物锂离子电池。其中，正极片通过以下三个步骤得到；第一步按质量比例钴酸锂：聚偏氟乙烯(PVDF)：碳纳米管(CNT)：炭黑(SP)＝96：2：1：1称取所需材料，通过搅拌机混料得到正极浆料；第二步将第一步浆料涂布在铝箔集流体上，涂布面密度为40mg/cm2,第三步，使用辊压机辊压上步极片，辊压密度4.0g/cm3。负极片通过以下三个步骤得到；第一步按质量比例人造石墨：羧基纤维素钠(CMC)：丁苯橡胶(SBR)：炭黑(SP)＝95：1.7：2:1.3称取所需材料，通过搅拌机混料得到负极浆料；第二步将第一步浆料涂布在铜箔集流体上，涂布面密度为18mg/cm2,第三步，使用辊压机辊压上步极片，辊压密度为1.5g/cm3。所述高温老化工序的温度参数是40～50℃，老化时间是36～48小时。实施例2所述正极片的钴酸锂D10为11μm，比表面积为：0.2m2/g；所述负极片的人造石墨D10为13μm，比表面积为：0.9m2/g。所述隔离膜的基膜是聚乙烯多孔膜，基膜厚度为12μm，混涂层是三氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：该锂离子电池主要包括正极片、负极片、多孔隔离膜和电解液；所述正极片按质量分百分比计包括：钴酸锂94～97％、聚偏氟乙烯(PVDF)1～2％、碳纳米管(CNT)1～2％和炭黑(SP)1～2％；所述负极片按质量分百分比计包括：人造石墨90～96％、羧基纤维素钠(CMC)1.5～2％、丁苯橡胶(SBR)1.5～2.5％和炭黑(SP)1～2％；所述多孔隔离膜为混涂隔膜；所述电解液由锂盐、碳酸酯混合物和添加剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：该锂离子电池主要包括正极片、负极片、多孔隔离膜和电解液；所述正极片按质量分百分比计包括：钴酸锂94～97％、聚偏氟乙烯(PVDF)1～2％、碳纳米管(CNT)1～2％和炭黑(SP)1～2％；所述负极片按质量分百分比计包括：人造石墨90～96％、羧基纤维素钠(CMC)1.5～2％、丁苯橡胶(SBR)1.5～2.5％和炭黑(SP)1～2％；所述多孔隔离膜为混涂隔膜；所述电解液由锂盐、碳酸酯混合物和添加剂组成。2.根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述正极片的钴酸锂D10为10～14μm，比表面积为：0.2～0.3m2/g。3.根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述负极片的人造石墨D10为13～17μm，比表面积为：0.6～1.0m2/g。4.根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述多孔隔离膜为混涂隔膜，其基膜是聚乙烯多孔膜，基膜厚度为9～16μm，混涂层是三氧化二铝和聚偏氟乙烯的混合物组成，涂层厚度是3μm，涂层对应正极面。5.根据权利要求1所述的一种高温型聚合物锂离子电池，其特征在于：所述电解液的锂盐为LiPF6，锂盐的含量为1.0～1.2mol/L；所述碳酸酯混合物各组分的质量比例为，碳酸乙烯酯(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸乙甲酯(EMC)：碳酸二甲酯(DMC)＝30～45：5～20：30～45：0～15：0～15；所述碳酸酯混合物占电解液总质量的75％～85％；所述添加剂含量占电解液总质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱传钦，周显茂，
申请(专利权)人：重庆市紫建电子有限公司，广东维都利新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50